新疆地区现代构造应力场非均匀性及成因机理分析

摘要

构造应力场的研究是地学研究中的重要内容，也是地球动力学研究中的重要课题，它已成为揭示板块驱动机制、块体间相互作用、岩石圈运动与变形以及地震发生过程的关键因素之一。地壳的变形及其构造运动和由于构造运动产生的各种地质灾害都与地壳应力的作用密切相关。研究地壳的应力状态，对认识构造变形和了解地壳构造的动力作用过程，具有十分重要的意义。新疆地区位于欧亚板块中南部，镶嵌于青藏高原和蒙古弧形构造带之间。该区受周围板块作用的影响，构造活动强烈，地壳应力环境复杂多变，地震频繁。因此，综合研究新疆地区构造应力场的基本特征及其成因，对了解块体相互作用、断层运动、构造变形与地震，以及揭示大陆动力学过程具有十分重要的科学意义。 本文在前人工作的基础上，结合最新地质构造资料，通过断层滑动矢量反演、震源机制解等，综合研究新疆地区的现代构造应力场及其变化特征，探讨该地区现代构造应力场的动力学背景。 本文的主要研究内容包括以下三个方面： (1)乌鲁木齐及其邻区第四纪后期(也即现代)构造应力场的基本特征。通过两次野外实地考察，对研究区的17个测点进行了擦痕测量，获取近400条断层擦痕数据和2个断层年代样品；利用由断层滑动资料反演构造应力张量的计算方法，对该区的现代构造应力场进行了反演分析，得到13个测点(另外4个测点为多期应力作用的结果，另有分析)的构造应力张量数据。反演计算结果显示，研究区的现代构造应力场以近南北向挤压为主要特征，应力结构以逆断型为主，也存在一定数量的走滑型。此外，对13个测点所涉及的区域内13条重要断裂的走向、应力结构和区域应力场之间存在的关系进行了简要分析。 (2)新疆地区构造应力场的划分及各应力分区边界的厘定。地质、地形变观测资料反映的是块体运动在地表的现象，若要客观、较全面地了解块体的运动状态，必须对块体深部的力学特征加以研究，而反映地壳应力状态最直接的方法便是对发生在地壳深部地震的震源机制的研究。因此，在前人对新疆地区进行应力分区的基础上，本文利用发生于1931～2004年间的300多个震源机制解，依据主应力优势方向一致、应力结构特征相似、应力强度相近的原则，采用逐次收敛法对新疆地区进行了应力场的分区研究，得到新的各分区的应力主轴分布和个别分区分时段的变化特征。新的应力分区主要包括天山应力区(Ⅰ)、藏北高原应力区(Ⅱ)、阿尔泰应力区(Ⅲ)、准葛尔盆地应力区(Ⅳ)及塔里木盆地应力区(Ⅴ)，其中天山应力区(Ⅰ)又包括3个二级应力区：帕米尔应力区(Ⅰ1)、伽师及其周围应力区(Ⅰ2)、乌鲁木齐及其周围应力区(Ⅰ3)。各应力区的应力主轴特征显示出帕米尔应力区(Ⅰ1)应力状态复杂，主压应力轴方向不唯一，P轴存在两个优势方向；伽师及其周围应力区(Ⅰ2)的应力主轴方向随时间发生了变化，在1997年至2003年的伽师巴楚地震前后，P轴方向发生了转动；而乌鲁木齐及其周围应力区(Ⅰ3)、藏北高原应力区(Ⅱ)及阿尔泰应力区(Ⅲ)的应力主轴比较单一，基本上为北北东向；对于准葛尔盆地应力区(Ⅳ)及塔里木盆地应力区(Ⅴ)，由于两大盆地内部构造活动相对稳定，没有地震发生，所以仍然采用前人的研究结果，主应力轴分别为北北东向和近南北向。 (3)新疆地区构造应力场的动力学成因机制研究。根据新疆地区现代构造应力场空间分布的非均匀特征，尝试从动力学成因的角度给予合理的解释。认为造成该区现代构造应力场非均匀性的力源有三个：其一是印度板块与欧亚板块相互碰撞、通过青藏高原传递过来的强大作用力，这一力源对新疆地区的影响由南往北逐渐减弱；其二是西伯利亚地块向南运动的推挤力，该力源对新疆地区的影响由南往北逐渐增强；其三是帕米尔触角的直接作用，造成天山应力区应力方向分布的变化，即存在北北东、北北西两个优势方向。

目录

文摘

英文文摘

前 言

第一章构造应力场研究综述

第二章新疆地区区域构造背景与概况

第三章断层滑动反演区域构造应力场

第四章构造应力场的分区研究

第五章新疆地区现代构造应力场成因机理分析

第六章主要结论与存在的问题

参考文献

致谢

附表